EP1890031A1 - Dispositif d'injection de carburant à ondes acoustiques comportant des moyens de rupture d'impédance acoustique de la tige d'éjection - Google Patents

Dispositif d'injection de carburant à ondes acoustiques comportant des moyens de rupture d'impédance acoustique de la tige d'éjection Download PDF

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EP1890031A1
EP1890031A1 EP07301288A EP07301288A EP1890031A1 EP 1890031 A1 EP1890031 A1 EP 1890031A1 EP 07301288 A EP07301288 A EP 07301288A EP 07301288 A EP07301288 A EP 07301288A EP 1890031 A1 EP1890031 A1 EP 1890031A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
injection device
mass
ejector rod
lower mass
bore
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07301288A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jérémy Bernasconi
Jean-François LARUELLE
Philippe Masson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Filing date
Publication date
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    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/10—Other injectors with multiple-part delivery, e.g. with vibrating valves
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    • F02M2200/8015—Provisions for assembly of fuel injection apparatus in a certain orientation, e.g. markings, notches or specially shaped sleeves other than a clip

Definitions

  • the present invention generally relates to fuel injection devices comprising an ultrasonic wave driven ejection rod.
  • a fuel injection device comprising a sheath, an ejector rod inserted into the sheath, means of elastic deformation by ultrasonic waves of the ejector rod, a lower mass and an upper mass placed in the sleeve so as to cooperate with each other, an end of the ejector rod being secured to said lower mass.
  • the injection devices of the aforementioned type have a tubular sheath having an open end, called valve seat, and in which is inserted the ejection rod, called valve needle.
  • This ejection rod has a closing end which projects out of the sleeve and which is adapted to bear on the open end of the sleeve to seal it.
  • the second end of the ejector rod which is integral with the lower mass, is screwed with a large tightening torque into a threaded bore of the upper mass which is provided with elastic return.
  • the ejector rod is therefore tensioned longitudinally so that its sealing end remains in contact with the valve seat regardless of the fuel pressure in the injector.
  • the ejector rod is adapted to deform elastically under the stress of ultrasonic waves so as to deviate from the valve seat and to define a fuel ejection slot.
  • the lower and upper masses integral with the ejector rod are precisely calibrated so that the rod can deform elastically at a suitable frequency and with a low response time so that the flow of fuel leaving the injector is controlled.
  • Document is known FR 2,857,418 owned by the plaintiff such a fuel injection device in which the lower mass presents a cylindrical shape and is pierced by a conical bore of the type "Morse taper" cooperating with a conical portion of the ejection rod.
  • the ejector rod is more precisely inserted in the Morse taper of the lower mass so that, their large contact area, the ejector rod and the lower mass are fixed to each other.
  • the second end of the ejection rod screwed into the upper mass has an end wall which opens into a hollow space of the upper mass.
  • the main disadvantage of such a device is that the Morse cone induces an uncertainty on the location of the contact surface and therefore on the impedance break between the ejection rod and the lower mass. This uncertainty is such that it is impossible to precisely control the eigenfrequencies of the assembly formed by the ejector rod and the lower mass. Moreover, since the location of the contact surface is uncertain, it is not possible to ensure that the axes of revolution of the ejector rod and the lower mass are merged. Bending waves may therefore appear in the ejector rod. The appearance of these uncontrolled waves disrupts the operation of the actuator by producing unsymmetrical wave shocks at the seat.
  • the present invention proposes a fuel injection device in which the connections between the ejection rod and the lower and upper masses are robust and limit the wave dispersions. ultrasonic outside the ejector rod, thus achieving a better acoustic embedding.
  • a fuel injection device as defined in the introduction, wherein it is expected that the upper mass is fixed rigidly to the lower mass and has a bearing face in axial support against said end of the ejection rod.
  • the ultrasonic waves generated by the elastic deformation means propagate in the ejection rod, go up towards its second end, and then are reflected at the interface between the ejection rod and the upper mass by the bearing surface of the upper mass; this is called “acoustic impedance break".
  • This reflection of the ultrasonic waves makes it possible to amplify the oscillations of the ejection rod in the sheath at a speed of oscillation depending on the eigen characteristics of the ejector rod.
  • This own response of the ejector rod then makes it possible to vary the phase and the amplitude of the movement of the ejector rod in the sheath.
  • the open end of the sheath (which also oscillates) does not oscillate in the same manner as the ejector rod so that the closing end of the ejector rod cyclically diverges from the end. open the sheath and releases fuel.
  • the upper mass is screwed into the lower mass so that these two lower and upper masses form with the ejection rod a rigid assembly which has characteristics vibratory that can be determined to predict the oscillatory behavior of the ejector rod when excited.
  • the lower mass comprises a through bore of which a threaded portion is adapted to receive by screwing said end of the ejection rod.
  • the screwing of the ejector rod is performed without tightening torque.
  • said through bore comprises a threaded enlargement in which is screwed the upper mass.
  • the threads of said threaded portion and said threaded enlargement of the through bore of the lower mass have propellers of the same direction.
  • the threads of said threaded portion and said threaded enlargement of the through bore of the lower mass have inverted-direction helices.
  • the ejector rod and the upper mass lock against each other in the manner of a nut and a locknut so that even when the ejector rod and the upper mass are subjected to strong vibrations, they remain properly screwed into the lower mass.
  • said end of the ejector rod comprises transverse lugs which form bayonets
  • the lower mass has a through bore which is provided with lateral housings cooperating with the transverse lugs of said end. of the ejector rod, and which forms a bayonet socket.
  • the bearing surface of the upper mass is flat.
  • said end of the ejection rod has a flat end wall in plane support against the bearing face of the upper mass.
  • the contact surface between the upper mass and the ejector rod has a known and calibrated shape and area which makes it possible to know and control the rate of reflection of the ultrasonic waves in the ejector rod and the transmission rate. of these waves in the upper mass.
  • This embodiment requires a rigorous surface machining quality that guarantees acoustic coupling.
  • said end of the ejection rod has a curved end wall whose apex is in point support against the bearing surface of the upper mass.
  • the contact surface between the upper mass and the ejection rod is centered on the axis of symmetry of the ejector rod, to obtain a homogeneous distribution of stresses in the thread.
  • the respect of this symmetry makes it possible to avoid the generation of parasitic waves which would reduce the reflection rate of the waves.
  • FIG. 1 there is shown partially in longitudinal section, a first embodiment of a fuel injection device 1 of an internal combustion engine.
  • This injection device 1 comprises a sleeve 2 in the form of a tube open on its lower end and closed on its upper end, and an ejector rod 40 which is inserted into the sleeve 2.
  • the sheath 2 comprises a main body and, on its low end side, a nozzle (not shown) which is held in prestress against the main body.
  • the injection device 1 also comprises means for elastic deformation (not shown) by ultrasonic waves of the ejector rod 40, which are interposed between the nozzle and the main body of the sleeve 2 and which are adapted to move the nozzle round cyclically. of the main body.
  • the sleeve 2 is traversed by a central bore 2A which has a diameter greater than the diameter of the ejector rod 40, so that fuel can circulate around the ejector rod 40 in the central bore 2A.
  • the ejector rod 40 is inserted into the sleeve 2 through the central bore 2A. It has a closing end (not shown) adapted to bear against the lower mouth of the central bore 2A, at the nozzle, to seal it. It also has a threaded second end 42.
  • the ejector rod 40 is guided in translation in the sleeve 2 by a hollow cylindrical guide 13 which is inserted in force or screwed into the central bore 2A of the sleeve 2.
  • This guide 13 has an inside diameter corresponding to the clearance close to the diameter ejection rod 40, so that the latter can slide in the guide 13 by minimizing friction.
  • the second end 42 of the ejector rod 40 is secured to a lower mass 20, itself attached to an upper mass 30.
  • the lower and upper masses 30 are arranged one above the other in the central bore 2A of the sleeve 2.
  • the lower mass 20 has a through bore 23 provided, at its upper end, with a threaded enlargement 25, and at mid-height, a tapped portion 24 central.
  • the second threaded end 42 of the ejector rod 40 is screwed into the central threaded portion 24 of the lower mass 20.
  • the screwing of the ejector rod 40 is performed without tightening torque.
  • the upper mass 30 has in turn three coaxial cylindrical parts, an upper part 33 of outside diameter equal, with clearance, to the inner diameter of the central bore 2A of the sleeve 2, a central portion 32 of smaller diameter, and a portion 31 threaded bass adapted to be screwed into the threaded enlargement 25 of the lower mass 20.
  • the lower part 31 of the upper mass 30 is screwed with a tightening torque adjusted in the threaded expansion 25 of the through bore 23 of the lower mass 20. Once screwed, it is in direct or indirect support (by the intermediate of an additional piece) against the second end 42 of the ejector rod 40.
  • the upper part 33 of the upper mass 30 is connected to elastic return means (not shown) connected to a fixed part of the sheath 2.
  • the free end of the lower part 31 of the upper mass 30 has a flat bearing face 34 bearing axially against the end wall 43 of the second end 42 of the ejector rod 40.
  • the threads of the threaded portion 24 and the threaded expansion 25 of the through bore 23 of the lower mass 20 have propellers of the same direction.
  • the threads of the threaded portion 24 and of the threaded expansion 25 of the through bore 23 of the lower mass 20 may have helices of opposite direction.
  • the ejector rod 40 and the upper mass 30 bearing against each other, they lock in the manner of a nut and a lock nut if although, even when the ejector rod 40 and the upper mass 30 are subjected to strong vibrations, they remain correctly screwed into the lower mass 20.
  • inverted screwing step allows easy blocking by maintaining only the lower mass 20 by means of the blocking means 51, the second end 42 can not be driven when clamping the upper mass 30 in the lower mass 20.
  • the end wall 43 of the second end 42 of the ejector rod 40 is also flat. It is therefore in plane support against the bearing face 34 of the upper mass 30.
  • the second end 42 of the ejector rod 40 has a domed end wall 43 whose apex is in pointwise contact against the flat bearing face 34 of the upper mass 30.
  • the contact surface between the upper mass 30 and the ejector rod 40 has a very small surface area so that the ultrasonic waves are transmitted little to the upper mass 30 and are reflected mainly in the ejection rod 40 .
  • the second end 42 of the ejector rod 40 has a curved end wall 43 recessed.
  • the periphery of this end wall 43 forms a circle and bears linearly against the flat bearing face 34 of the upper mass 30. This linear support limits the propagation of the ultrasonic waves from the ejector rod 40 towards the mass superior 30.
  • the second end 42 of the ejector rod 40 has a hollow end wall 43 housing a ball 45.
  • This end wall 43 has here a conical shape that correctly holds the ball 45. The latter is in point support against the bearing face 34 of the upper mass 30, which limits the transmission of ultrasonic waves to the upper mass 30.
  • the second end 42 of the ejector rod 40 has a flat end wall 43 accommodating a washer 46 in plane bearing against the bearing face 34 of the upper mass 30.
  • This washer 46 is here made of a material capable of plastically deforming to compensate for the irregularities of the surface of the bearing surface 34 of the upper mass 30 and that of the end wall 43 of the second end 42 of the ejector rod 40.
  • the second end 42 of the ejector rod 40 has a flat end wall 43 housing a conical washer 44 whose base bears linearly against the wall end 43 of the ejector rod 40 and whose apex is in linear abutment against the bearing face 34 of the upper mass 30.
  • the end wall of the ejection rod and the bearing surface of the upper mass may be flat, and a ball may be interposed between them.
  • the ball has a diameter equal, with the clearance, to the diameter of the threaded portion of the through bore of the lower mass in order to remain centered on the axis of the ejector rod 40.
  • the lower mass 20 has on the side of its lower end wall lugs 21 intended to cooperate with lugs 22 complementary to a fixed part of the injection device 1.
  • this fixed part is constituted by a threaded cylindrical bearing 14 which is screwed into a threaded portion of the central bore 2A, against the guide 13.
  • the injection device 1 further comprises locking means 51 adapted to secure the lower mass 20 to the sleeve 2 for assembly or disassembly of the injection device 1.
  • lateral locking means are here mechanical, they could for example be hydraulic (piston type).
  • the locking means comprise a threaded bore 51 with an axis perpendicular to the axis of the sleeve 2.
  • This threaded bore 51 is disposed on the lateral surface of the sleeve 2 at the height of the lower mass 20. It is adapted to receive a pressure screw shaped to bear against the mass lower 20.
  • the lower mass can be locked in rotation or by the cooperation of the lugs 21, 22 of the lower mass 20 and the bearing 14 by lowering the lower mass 20 in the sleeve 2, or by the locking means 51. It is therefore possible to screw the ejector rod 40 into the lower mass 20 without the latter rotating in the sleeve 2.
  • the elastic deformation means (not shown) bear against the nozzle to separate it from the main body of the sleeve 2.
  • the closing end of the ejection rod 40 being in abutment against the nozzle, the spacing of the nozzle causes the cyclic deformation of the rod along its longitudinal axis. This deformation creates ultrasonic waves that propagate in the ejector rod 40, go back to its second end 42, and then are reflected at the interface between the ejector rod 40 and the upper mass 30 by the face of the ejection rod 40. support 34 of the upper mass.
  • This reflection of the ultrasonic waves makes it possible to amplify and / or control the oscillations of the ejection rod 40 in the sheath 2 at a speed of oscillation depending on the eigen characteristics of the ejector rod 40, while minimizing the disturbances of these waves.
  • This own response of the ejector rod 40 then makes it possible to vary the phase and the amplitude of the movement of the ejector rod 40 in the sleeve 2.
  • the nozzle does not oscillate in the same way as the rod ejection 40, so that the closing end of the ejector rod 40 cyclically diverges from the nozzle and thus releases fuel into the engine.
  • the second end 42 of the ejector rod 40 has transverse lugs 47 which extend along an axis perpendicular to the axis of the ejector rod. 40 and which form bayonets.
  • the through bore 23 of the lower mass 20 is provided with lateral housings 48 adapted to cooperate with the transverse lugs 47 of the second end 42 of the ejector rod 40 in the manner of a bayonet socket. The assembly of the ejector rod in the lower mass 20 is thus facilitated.
  • this type of bayonet connection limits the contact area between the ejector rod 40 and the lower mass 20, which reduces the transmission rate of the waves from the ejector rod 40 to the lower mass 20.
  • transverse lugs are carried by the inner face of the through bore of the lower mass and that the housings are made in the ejection rod, at its second end. .
  • the through bore 23 of the lower mass 20 has four distinct parts. It comprises a smooth lower part and, above this lower part, at mid-height, a threaded portion 25C of small diameter adapted to cooperate with the second threaded end 42 of the ejector rod 40. centering portion 25B which is disposed above this threaded portion 25C and has a diameter slightly greater than that of the latter. It finally has, on the side of its upper end, a threaded enlargement 25A of large diameter.
  • the lower part of the upper mass 30 comprises, on the one hand, a threaded portion 31A which is connected to the central portion 32 of the upper mass 30 and which is screwed into the threaded expansion 25A of the through bore 23 of the lower mass 20, and, secondly, a smooth portion 31 B whose diameter corresponds very precisely to the diameter of the centering portion 25B of the through bore 23.
  • This smooth portion allows to center very precisely the higher mass with respect to the lower mass.
  • a ball 51 is interposed between the flat surfaces of the end wall 43 of the ejector rod 40 and of the bearing face 34 of the free end of the smooth portion 31 B of the lower part of the upper mass. 30.
  • the ball 51 has a small diameter.
  • it is disposed inside the opening of a washer 50 whose diameter is equal, with the game, to the diameter of the ball 51.
  • This washer 50 has an outer diameter equal to the clearance at the diameter of the centering portion 25B of the through bore 23. The ball 51 thus remains centered on the axis of the ejector rod 40, which ensures good reflection of the waves in the ejector rod 40.

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Abstract

L'invention concerne de manière générale un dispositif d'injection (1) de carburant comprenant un fourreau (2), une tige d'éjection (40) insérée dans le fourreau, des moyens de déformation élastique par ondes ultrasonores de la tige d'éjection, une masse inférieure (20) et une masse supérieure (30) placées dans le fourreau de manière à coopérer l'une avec l'autre, une extrémité (42) de la tige d'éjection étant rendue solidaire de ladite masse inférieure. Selon l'invention, la masse supérieure est fixée de manière rigide à la masse inférieure et présente une face d'appui en appui axial contre ladite extrémité de la tige d'éjection.

Description

  • La présente invention concerne de manière générale les dispositifs d'injection de carburant comprenant une tige d'éjection mue par ondes ultrasonores.
  • Elle concerne plus particulièrement un dispositif d'injection de carburant comprenant un fourreau, une tige d'éjection insérée dans le fourreau, des moyens de déformation élastique par ondes ultrasonores de la tige d'éjection, une masse inférieure et une masse supérieure placées dans le fourreau de manière à coopérer l'une avec l'autre, une extrémité de la tige d'éjection étant rendue solidaire de ladite masse inférieure.
    • ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
  • Les dispositifs d'injection du type précité présentent un fourreau tubulaire comportant une extrémité ouverte, appelée siège de soupape, et dans lequel est insérée la tige d'éjection, appelée aiguille de soupape. Cette tige d'éjection présente une extrémité d'obturation qui fait saillie hors du fourreau et qui est adaptée à prendre appui sur l'extrémité ouverte du fourreau pour l'obturer.
  • Afin de fermer hermétiquement cette extrémité ouverte du fourreau, la deuxième extrémité de la tige d'éjection, qui est solidaire de la masse inférieure, est vissée avec un couple de serrage important dans un alésage taraudé de la masse supérieure qui est pourvue de moyens de rappel élastique. La tige d'éjection est par conséquent mise en tension longitudinalement de sorte que son extrémité d'obturation reste au contact du siège de soupape quelle que soit la pression du carburant dans l'injecteur.
  • Pour injecter du carburant, la tige d'éjection est adaptée à se déformer élastiquement sous la contrainte d'ondes ultrasonores de manière à s'écarter du siège de soupape et à définir une fente d'éjection de carburant.
  • Les masses inférieure et supérieure solidaires de la tige d'éjection sont précisément calibrées pour que la tige puisse se déformer élastiquement à une fréquence adéquate et avec un faible temps de réponse afin que le débit de carburant sortant de l'injecteur soit maîtrisé.
  • Ces deux masses nécessaires au fonctionnement du dispositif doivent favoriser la réflexion de ces ondes au sein de la tige d'éjection.
  • On connaît du document FR 2 857 418 appartenant à la demanderesse un tel dispositif d'injection de carburant dans lequel la masse inférieure présente une forme cylindrique et est percée d'un alésage conique de type « cône morse » coopérant avec une partie conique de la tige d'éjection. La tige d'éjection est plus précisément insérée dans le cône morse de la masse inférieure si bien que, leur surface de contact étant importante, la tige d'éjection et la masse inférieure sont fixées l'une à l'autre. Par ailleurs, la deuxième extrémité de la tige d'éjection vissée dans la masse supérieure présente une paroi d'extrémité qui débouche dans un espace évidé de la masse supérieure.
  • L'inconvénient principal d'un tel dispositif est que le cône Morse induit une incertitude sur la localisation de la surface de contact et donc sur la rupture d'impédance entre la tige d'éjection et la masse inférieure. Cette incertitude est telle qu'il est impossible de maîtriser précisément les fréquences propres de l'ensemble formé par la tige d'éjection et la masse inférieure. Par ailleurs, puisque la localisation de la surface de contact est incertaine, il n'est pas possible de s'assurer que les axes de révolution de la tige d'éjection et de la masse inférieure sont confondus. Des ondes de flexion peuvent donc apparaître dans la tige d'éjection. L'apparition de ces ondes non contrôlées contrarie le fonctionnement de l'actionneur en produisant des chocs d'ondes non symétriques au niveau du siège.
  • Par ailleurs, la réalisation d'un cône Morse nécessite une grande précision d'usinage qui s'avère coûteuse.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose un dispositif d'injection de carburant dans lequel les liaisons entre la tige d'éjection et les masses inférieure et supérieure sont robustes et limitent les dispersions d'ondes ultrasonores en dehors de la tige d'éjection, réalisant ainsi un encastrement acoustique de meilleure qualité.
  • Plus particulièrement, on propose selon l'invention un dispositif d'injection de carburant tel que défini dans l'introduction, dans lequel il est prévu que la masse supérieure est fixée de manière rigide à la masse inférieure et présente une face d'appui en appui axial contre ladite extrémité de la tige d'éjection.
  • Ainsi, grâce à l'invention, les ondes ultrasonores générées par les moyens de déformation élastiques se propagent dans la tige d'éjection, remontent vers sa deuxième extrémité, puis sont réfléchies au niveau de l'interface entre la tige d'éjection et la masse supérieure par la face d'appui de la masse supérieure ; on parle alors de « rupture d'impédance acoustique ». Cette réflexion des ondes ultrasonores permet d'amplifier les oscillations de la tige d'éjection dans le fourreau à une vitesse d'oscillation dépendant des caractéristiques propres de la tige d'éjection. Cette réponse propre de la tige d'éjection permet alors de faire varier la phase et l'amplitude du mouvement de la tige d'éjection dans le fourreau. Ainsi, l'extrémité ouverte du fourreau (qui oscille également) n'oscille pas de la même manière que la tige d'éjection si bien que l'extrémité d'obturation de la tige d'éjection s'écarte cycliquement de l'extrémité ouverte du fourreau et libère ainsi du carburant.
  • Selon une première caractéristique avantageuse du dispositif d'injection de carburant conforme à l'invention, la masse supérieure est vissée dans la masse inférieure de façon que ces deux masses inférieure et supérieure forment avec la tige d'éjection un ensemble rigide qui présente des caractéristiques vibratoires que l'on peut déterminer afin de prévoir le comportement oscillatoire de la tige d'éjection lorsqu'elle est excitée.
  • Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la masse inférieure comporte un alésage traversant dont une partie taraudée est adaptée à recevoir par vissage ladite extrémité de la tige d'éjection.
  • Préférentiellement, le vissage de la tige d'éjection est réalisé sans couple de serrage.
  • Selon ce mode de réalisation du dispositif d'injection de carburant selon l'invention, ledit alésage traversant comporte un élargissement taraudé dans lequel est vissée la masse supérieure.
  • Avantageusement, selon ce mode, les taraudages de ladite partie taraudée et dudit élargissement taraudé de l'alésage traversant de la masse inférieure présentent des hélices de même sens.
  • Selon une variante de ce mode de réalisation du dispositif d'injection de carburant, les taraudages de ladite partie taraudée et dudit élargissement taraudé de l'alésage traversant de la masse inférieure présentent des hélices de sens inversé.
  • Ainsi, la tige d'éjection et la masse supérieure se bloquent l'une contre l'autre à la manière d'un écrou et d'un contre-écrou si bien que, même lorsque la tige d'éjection et la masse supérieure sont soumises à de fortes vibrations, elles restent correctement vissées dans la masse inférieure.
  • Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, ladite extrémité de la tige d'éjection comporte des ergots transversaux qui forment des baïonnettes, et la masse inférieure présente un alésage traversant qui est pourvu de logements latéraux coopérant avec les ergots transversaux de ladite extrémité de la tige d'éjection, et qui forme une douille à baïonnettes.
  • Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la face d'appui de la masse supérieure est plane.
  • Avantageusement alors, ladite extrémité de la tige d'éjection présente une paroi d'extrémité plane en appui plan contre la face d'appui de la masse supérieure.
  • Ainsi, la surface de contact entre la masse supérieure et la tige d'éjection présente une forme et une superficie connues et calibrées qui permettent de connaître et de contrôler le taux de réflexion des ondes ultrasonores dans la tige d'éjection et le taux de transmission de ces ondes dans la masse supérieure. Ce mode de réalisation nécessite une qualité rigoureuse d'usinage des surfaces qui garantissent le couplage acoustique.
  • Selon une variante de réalisation de l'invention, ladite extrémité de la tige d'éjection présente une paroi d'extrémité bombée dont le sommet est en appui ponctuel contre la face d'appui de la masse supérieure.
  • Ainsi, la surface de contact entre la masse supérieure et la tige d'éjection est centrée sur l'axe de symétrie de la tige d'éjection, permettant d'obtenir une répartition homogène des contraintes dans le filetage. Le respect de cette symétrie permet d'éviter la génération d'ondes parasites qui réduiraient le taux de réflexion des ondes.
  • D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du dispositif d'injection selon l'invention sont les suivantes :
    • ladite extrémité de la tige d'éjection présente une paroi d'extrémité incurvée en creux, dont la périphérie est en appui linéaire contre la face d'appui de la masse supérieure ;
    • ladite extrémité de la tige d'éjection présente une paroi d'extrémité en creux accueillant une bille en appui ponctuel contre la face d'appui de la masse supérieure ;
    • ladite extrémité de la tige d'éjection présente une paroi d'extrémité plane accueillant une rondelle en appui plan contre la face d'appui de la masse supérieure ;
    • ladite extrémité de la tige d'éjection présente une paroi d'extrémité plane accueillant une rondelle conique dont le sommet est en appui linéaire contre la face d'appui de la masse supérieure ;
    • la masse inférieure présente une paroi d'extrémité pourvue d'ergots destinés à coopérer avec des ergots d'une partie fixe du dispositif d'injection pour son assemblage ou son désassemblage ;
    • le dispositif d'injection comporte des moyens de blocage adaptés à solidariser la masse inférieure au fourreau pour l'assemblage ou le désassemblage du dispositif d'injection ; et
    • les moyens de blocage comportent un alésage taraudé qui est disposé sur la surface latérale du fourreau et qui est adapté à accueillir une vis de pression conformée pour prendre appui contre la masse inférieure.
    DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION
  • La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.
  • Sur les dessins annexés :
    • la figure 1 est une vue de détail en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un dispositif d'injection de carburant selon l'invention ;
    • les figures 2 à 6 sont des vues partielles de variantes de réalisation du dispositif d'injection de carburant de la figure 1 ;
    • la figure 7 est une vue partielle d'un autre mode de réalisation du dispositif d'injection de carburant selon l'invention ; et
    • la figure 8 est une vue partielle d'un autre mode de réalisation du dispositif d'injection de carburant selon l'invention.
  • En préliminaire, on notera que, d'une figure à l'autre, les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation de l'invention seront, dans la mesure du possible, référencés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à chaque fois.
  • Sur la figure 1, on a représenté partiellement, en coupe longitudinale, un premier mode de réalisation d'un dispositif d'injection 1 de carburant d'un moteur à combustion interne.
  • Ce dispositif d'injection 1 comprend un fourreau 2 en forme de tube ouvert sur son extrémité basse et fermé sur son extrémité haute, et une tige d'éjection 40 qui est insérée dans le fourreau 2.
  • Dans la description, les termes « haut » et « bas », ainsi que les termes « supérieur » et « inférieur » seront utilisés en référence à l'orientation du fourreau 2, la partie basse ou inférieure d'un organe du dispositif d'injection 1 étant tournée vers l'extrémité basse du fourreau 2, et la partie haute ou supérieure d'un organe du dispositif d'injection 1 étant tournée vers l'extrémité opposée du fourreau 2.
  • De manière connue en soi, le fourreau 2 comprend un corps principal et, du côté de son extrémité basse, une buse (non représentée) qui est maintenue en précontrainte contre le corps principal.
  • Le dispositif d'injection 1 comprend également des moyens de déformation élastique (non représentés) par ondes ultrasonores de la tige d'éjection 40, qui sont interposés entre la buse et le corps principal du fourreau 2 et qui sont adaptés à écarter cycliquement la buse du corps principal.
  • Le fourreau 2 est traversé d'un alésage central 2A qui présente un diamètre supérieur au diamètre de la tige d'éjection 40, si bien que du carburant peut circuler autour de la tige d'éjection 40 dans cet alésage central 2A.
  • La tige d'éjection 40 est insérée dans le fourreau 2 au travers de l'alésage central 2A. Elle présente une extrémité d'obturation (non représentée) adaptée à prendre appui contre l'embouchure inférieure de l'alésage central 2A, au niveau de la buse, afin de l'obturer. Elle présente par ailleurs une deuxième extrémité 42 filetée.
  • La tige d'éjection 40 est guidée en translation dans le fourreau 2 par un guide 13 cylindrique creux qui est inséré en force ou vissé dans l'alésage central 2A du fourreau 2. Ce guide 13 présente un diamètre intérieur correspondant au jeu près au diamètre de la tige d'éjection 40, de manière que cette dernière puisse coulisser dans le guide 13 en minimisant les frottements.
  • Comme le montre la figure 1, la deuxième extrémité 42 de la tige d'éjection 40 est rendue solidaire d'une masse inférieure 20, elle-même fixée à une masse supérieure 30.
  • Les masses inférieure 20 et supérieure 30 sont disposées l'une au-dessus de l'autre dans l'alésage central 2A du fourreau 2.
  • La masse inférieure 20 comporte un alésage traversant 23 pourvu, du côté de son extrémité haute, d'un élargissement taraudé 25, et, à mi-hauteur, d'une partie taraudée 24 centrale.
  • La deuxième extrémité 42 filetée de la tige d'éjection 40 est vissée dans la partie taraudée 24 centrale de la masse inférieure 20. Préférentiellement, le vissage de la tige d'éjection 40 est réalisé sans couple de serrage.
  • La masse supérieure 30 présente quant à elle trois parties cylindriques coaxiales, une partie haute 33 de diamètre extérieur égal, au jeu près, au diamètre intérieur de l'alésage central 2A du fourreau 2, une partie centrale 32 de diamètre inférieur, et une partie basse 31 filetée adaptée à être vissée dans l'élargissement taraudé 25 de la masse inférieure 20.
  • La partie basse 31 de la masse supérieure 30 est vissée avec un couple de serrage ajusté dans l'élargissement taraudé 25 de l'alésage traversant 23 de la masse inférieure 20. Une fois vissée, elle est en appui direct ou indirect (par l'intermédiaire d'une pièce supplémentaire) contre la deuxième extrémité 42 de la tige d'éjection 40.
  • La partie haute 33 de la masse supérieure 30 est liée à des moyens de rappel élastiques (non représentés) raccordés à une partie fixe du fourreau 2.
  • Ces moyens de rappel permettent de tirer la tige d'éjection 40 vers le haut du dispositif d'injection 1 si bien que son extrémité d'obturation ferme l'embouchure inférieure de l'alésage central 2A du fourreau 2.
  • L'extrémité libre de la partie basse 31 de la masse supérieure 30 présente une face d'appui 34 plane en appui axial contre la paroi d'extrémité 43 de la deuxième extrémité 42 de la tige d'éjection 40.
  • Avantageusement, les taraudages de la partie taraudée 24 et de l'élargissement taraudé 25 de l'alésage traversant 23 de la masse inférieure 20 présentent des hélices de même sens.
  • En variante, les taraudages de la partie taraudée 24 et de l'élargissement taraudé 25 de l'alésage traversant 23 de la masse inférieure 20 peuvent présenter des hélices de sens inversé.
  • Ainsi, la tige d'éjection 40 et la masse supérieure 30 étant en appui l'une contre l'autre, elles se bloquent à la manière d'un écrou et d'un contre-écrou si bien que, même lorsque la tige d'éjection 40 et la masse supérieure 30 sont soumises à de fortes vibrations, elles restent correctement vissées dans la masse inférieure 20.
  • L'utilisation d'un pas de vissage inversé permet un blocage aisé en ne maintenant que la masse inférieure 20 à l'aide des moyens de blocage 51, la deuxième extrémité 42 ne pouvant pas être entraînée lors du serrage de la masse supérieure 30 dans la masse inférieure 20.
  • Selon l'exemple représenté sur la figure 1, la paroi d'extrémité 43 de la deuxième extrémité 42 de la tige d'éjection 40 est également plane. Elle est par conséquent en appui plan contre la face d'appui 34 de la masse supérieure 30.
  • Selon une première variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 2, la deuxième extrémité 42 de la tige d'éjection 40 présente une paroi d'extrémité 43 bombée dont le sommet est en appui ponctuel contre la face d'appui 34 plane de la masse supérieure 30.
  • Ainsi, la surface de contact entre la masse supérieure 30 et la tige d'éjection 40 présente une très faible superficie si bien que les ondes ultrasonores se transmettent peu à la masse supérieure 30 et se réfléchissent majoritairement au sein de la tige d'éjection 40.
  • Selon une autre variante de réalisation de l'invention représentée plus particulièrement sur la figure 3, la deuxième extrémité 42 de la tige d'éjection 40 présente une paroi d'extrémité 43 incurvée en creux. La périphérie de cette paroi d'extrémité 43 forme un cercle et est en appui linéaire contre la face d'appui 34 plane de la masse supérieure 30. Cet appui linéaire limite la propagation des ondes ultrasonores depuis la tige d'éjection 40 vers la masse supérieure 30.
  • Selon une autre variante de réalisation de l'invention représentée plus particulièrement sur la figure 5, la deuxième extrémité 42 de la tige d'éjection 40 présente une paroi d'extrémité 43 en creux accueillant une bille 45. Cette paroi d'extrémité 43 présente ici une forme conique qui maintient correctement la bille 45. Cette dernière est en appui ponctuel contre la face d'appui 34 de la masse supérieure 30, ce qui limite la transmission des ondes ultrasonores à la masse supérieure 30.
  • Bien sûr, inversement, selon une variante non représentée, on pourrait prévoir que la bille soit accueillie par la face d'appui de la masse supérieure et qu'elle se place en appui contre la paroi d'extrémité plane de la deuxième extrémité de la tige d'éjection.
  • Selon une autre variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 6, la deuxième extrémité 42 de la tige d'éjection 40 présente une paroi d'extrémité 43 plane accueillant une rondelle 46 en appui plan contre la face d'appui 34 de la masse supérieure 30. Cette rondelle 46 est ici réalisée dans un matériau capable de se déformer plastiquement pour compenser les irrégularités de la surface de la face d'appui 34 de la masse supérieure 30 et de celle de la paroi d'extrémité 43 de la deuxième extrémité 42 de la tige d'éjection 40.
  • Selon une autre variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 4, la deuxième extrémité 42 de la tige d'éjection 40 présente une paroi d'extrémité 43 plane accueillant une rondelle conique 44 dont la base est en appui linéaire contre la paroi d'extrémité 43 de la tige d'éjection 40 et dont le sommet est en appui linéaire contre la face d'appui 34 de la masse supérieure 30.
  • Selon une autre variante non représentée de ce mode de réalisation de l'invention, la paroi d'extrémité de la tige d'éjection et la face d'appui de la masse supérieure peuvent être planes, et une bille peut être interposée entre elles. Selon cette variante, la bille présente un diamètre égal, au jeu près, au diamètre de la partie taraudée de l'alésage traversant de la masse inférieure afin de rester centrée sur l'axe de la tige d'éjection 40.
  • Par ailleurs, comme le montre plus particulièrement la figure 1, la masse inférieure 20 comporte du côté sa paroi d'extrémité basse des ergots 21 destinés à coopérer avec des ergots 22 complémentaires d'une partie fixe du dispositif d'injection 1. Ici, cette partie fixe est constituée par un palier 14 cylindrique fileté qui est vissé dans une partie taraudée de l'alésage central 2A, contre le guide 13.
  • Le dispositif d'injection 1 comporte par ailleurs des moyens de blocage 51 adaptés à solidariser la masse inférieure 20 au fourreau 2 pour l'assemblage ou le désassemblage du dispositif d'injection 1.
  • Ces moyens de blocage latéral sont ici mécaniques, ils pourraient par exemple être hydrauliques (du type piston).
  • Ici, les moyens de blocage comportent un alésage taraudé 51 d'axe perpendiculaire à l'axe du fourreau 2. Cet alésage taraudé 51 est disposé sur la surface latérale du fourreau 2 à la hauteur de la masse inférieure 20. Il est adapté à accueillir une vis de pression conformée pour prendre appui contre la masse inférieure 20. Ainsi, lors de l'assemblage du dispositif d'injection 1, la masse inférieure peut être bloquée en rotation soit par la coopération des ergots 21, 22 de la masse inférieure 20 et du palier 14 en abaissant la masse inférieure 20 dans le fourreau 2, soit par les moyens de blocage 51. Il est par conséquent possible de visser la tige d'éjection 40 dans la masse inférieure 20 sans que celle-ci tourne dans le fourreau 2.
  • En fonctionnement, les moyens de déformation élastique (non représentés) prennent appui contre la buse pour l'écarter du corps principal du fourreau 2. L'extrémité d'obturation de la tige d'éjection 40 étant en appui contre la buse, l'écartement de la buse provoque la déformation cyclique de la tige selon son axe longitudinal. Cette déformation crée des ondes ultrasonores qui se propagent dans la tige d'éjection 40, remontent vers sa deuxième extrémité 42, puis sont réfléchies au niveau de l'interface entre la tige d'éjection 40 et la masse supérieure 30 par la face d'appui 34 de la masse supérieure. Cette réflexion des ondes ultrasonores permet d'amplifier et/ou de piloter les oscillations de la tige d'éjection 40 dans le fourreau 2 à une vitesse d'oscillation dépendant des caractéristiques propres de la tige d'éjection 40, tout en minimisant les perturbations de ces ondes. Cette réponse propre de la tige d'éjection 40 permet alors de faire varier la phase et l'amplitude du mouvement de la tige d'éjection 40 dans le fourreau 2. Ainsi, la buse n'oscille pas de la même manière que la tige d'éjection 40, si bien que l'extrémité d'obturation de la tige d'éjection 40 s'écarte cycliquement de la buse et libère ainsi du carburant dans le moteur.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 7, la deuxième extrémité 42 de la tige d'éjection 40 comporte des ergots transversaux 47 qui s'étendent selon un axe perpendiculaire à l'axe de la tige d'éjection 40 et qui forment des baïonnettes. L'alésage traversant 23 de la masse inférieure 20 est quant à lui pourvu de logements latéraux 48 adaptés à coopérer avec les ergots transversaux 47 de la deuxième extrémité 42 de la tige d'éjection 40 à la manière d'une douille à baïonnettes. Le montage de la tige d'éjection dans la masse inférieure 20 est ainsi facilité. En outre, ce type de liaison à baïonnettes limite la surface de contact entre la tige d'éjection 40 et la masse inférieure 20, ce qui réduit le taux de transmission des ondes depuis la tige d'éjection 40 vers la masse inférieure 20.
  • Bien sûr, en variante, il est également possible de prévoir que les ergots transversaux soient portés par la face interne de l'alésage traversant de la masse inférieure et que les logements soient réalisés dans la tige d'éjection, au niveau de sa deuxième extrémité.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 8, l'alésage traversant 23 de la masse inférieure 20 comporte quatre parties distinctes. Il comporte une partie inférieure lisse et, au-dessus de cette partie inférieure, à mi-hauteur, une partie taraudée 25C de faible diamètre adaptée à coopérer avec la deuxième extrémité 42 filetée de la tige d'éjection 40. Il comporte en outre une partie de centrage 25B qui est disposée au-dessus de cette partie taraudée 25C et qui présente un diamètre légèrement supérieur à celui de cette dernière. Il comporte enfin, du côté de son extrémité haute, un élargissement taraudé 25A de grand diamètre.
  • Selon ce mode de réalisation, la partie basse de la masse supérieure 30 comporte, d'une part, une portion taraudée 31A qui est raccordée à la partie centrale 32 de la masse supérieure 30 et qui est vissée dans l'élargissement taraudé 25A de l'alésage traversant 23 de la masse inférieure 20, et, d'autre part, une portion lisse 31 B dont le diamètre correspond très précisément au diamètre de la partie de centrage 25B de l'alésage traversant 23. Cette portion lisse permet de centrer très précisément la masse supérieure par rapport à la masse inférieure.
  • Une bille 51 est interposée entre les surfaces planes de la paroi d'extrémité 43 de la tige d'éjection 40 et de la face d'appui 34 de l'extrémité libre de la portion lisse 31 B de la partie basse de la masse supérieure 30. Selon ce mode de réalisation, la bille 51 présente un faible diamètre. Pour son maintien latéral, elle est disposée à l'intérieur de l'ouverture d'une rondelle 50 dont le diamètre est égal, au jeu près, au diamètre de la bille 51. Cette rondelle 50 présente un diamètre extérieur égal, au jeu près, au diamètre de la partie de centrage 25B de l'alésage traversant 23. La bille 51 reste ainsi centrée sur l'axe de la tige d'éjection 40, ce qui assure une bonne réflexion des ondes dans la tige d'éjection 40.
  • La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.

Claims (16)

  1. Dispositif d'injection (1) de carburant comprenant un fourreau (2), une tige d'éjection (40) insérée dans le fourreau (2), des moyens de déformation élastique par ondes ultrasonores de la tige d'éjection (40), une masse inférieure (20) et une masse supérieure (30) placées dans le fourreau (2) de manière à coopérer l'une avec l'autre, une extrémité (42) de la tige d'éjection (40) étant rendue solidaire de ladite masse inférieure (20), caractérisé en ce que la masse supérieure (30) est fixée de manière rigide à la masse inférieure (20) et présente une face d'appui (34) en appui axial contre ladite extrémité (42) de la tige d'éjection (40) et en ce que la masse inférieure (20) comporte un alésage traversant (23) dont une partie taraudée (24) est adaptée à recevoir par vissage ladite extrémité (42) de la tige d'éjection (40).
  2. Dispositif d'injection (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la masse supérieure (30) est vissée dans la masse inférieure (20).
  3. Dispositif d'injection (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vissage de ladite extrémité (42) de la tige d'éjection (40) dans la partie taraudée (24) de l'alésage traversant (23) de la masse inférieure (20) est réalisé sans couple de serrage.
  4. Dispositif d'injection (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit alésage traversant (23) comporte un élargissement taraudé (25) dans lequel est vissée la masse supérieure (30).
  5. Dispositif d'injection (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les taraudages de ladite partie taraudée (24) et dudit élargissement taraudé (25) de l'alésage traversant (23) de la masse inférieure (20) présentent des hélices de même sens.
  6. Dispositif d'injection (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les taraudages de ladite partie taraudée (24) et dudit élargissement taraudé (25) de l'alésage traversant (23) de la masse inférieure (20) présentent des hélices de sens inversé.
  7. Dispositif d'injection (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face d'appui (34) de la masse supérieure (30) est plane.
  8. Dispositif d'injection (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite extrémité (42) de la tige d'éjection (40) présente une paroi d'extrémité (43) plane en appui plan contre la face d'appui (34) de la masse supérieure (30).
  9. Dispositif d'injection (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite extrémité (42) de la tige d'éjection (40) présente une paroi d'extrémité (43) bombée dont le sommet est en appui ponctuel contre la face d'appui (34) de la masse supérieure (30).
  10. Dispositif d'injection (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite extrémité (42) de la tige d'éjection (40) présente une paroi d'extrémité (43) incurvée en creux, dont la périphérie est en appui linéaire contre la face d'appui (34) de la masse supérieure (30).
  11. Dispositif d'injection (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite extrémité (42) de la tige d'éjection (40) présente une paroi d'extrémité (43) en creux accueillant une bille (45) en appui ponctuel contre la face d'appui (34) de la masse supérieure (30).
  12. Dispositif d'injection (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite extrémité (42) de la tige d'éjection (40) présente une paroi d'extrémité (43) plane accueillant une rondelle (46) en appui plan contre la face d'appui (34) de la masse supérieure (30).
  13. Dispositif d'injection (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite extrémité (42) de la tige d'éjection (40) présente une paroi d'extrémité (43) plane accueillant une rondelle conique (44) dont le sommet est en appui linéaire contre la face d'appui (34) de la masse supérieure (30).
  14. Dispositif d'injection (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la masse inférieure (20) présente une paroi d'extrémité pourvue d'ergots (21) destinés à coopérer avec des ergots (22) d'une partie fixe (14) du dispositif d'injection (1) pour son assemblage ou son désassemblage.
  15. Dispositif d'injection (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de blocage (51) adaptés à solidariser la masse inférieure (20) au fourreau (2) pour l'assemblage ou le désassemblage du dispositif d'injection (1).
  16. Dispositif d'injection (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de blocage comportent un alésage taraudé (51) qui est disposé sur la surface latérale du fourreau (2) et qui est adapté à accueillir une vis de pression conformée pour prendre appui contre la masse inférieure (20).
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